吸附材料評價(jià)平臺設(shè)計(jì)探索

彭芬，何曦，賀長江，何淼

（1.航天凱天環(huán)保科技股份有限公司，湖南長沙410100；2.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長沙410100）

吸附材料評價(jià)平臺設(shè)計(jì)探索

彭芬1,2，何曦1,2，賀長江1,2，何淼1,2

（1.航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，湖南長沙410100；2.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長沙410100）

工業(yè)廢氣凈化技術(shù)種類繁多，吸附技術(shù)由于效率高且操作簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于大風(fēng)量、中低濃度有機(jī)廢氣的治理。而吸附技術(shù)的關(guān)鍵在于高效吸附材料的選擇，目前，存在對吸附材料性能了解不清的情況下，盲目使用到項(xiàng)目上后，發(fā)生吸附效率較低且易起火等安全隱患，因此，在吸附材料用到項(xiàng)目現(xiàn)場前，應(yīng)對其進(jìn)行吸附及脫附性能研究，最大限度減小項(xiàng)目成本并維護(hù)項(xiàng)目安全。

吸附材料；評價(jià)；研究

隨著近幾年霧霾的嚴(yán)重化，讓大家更加關(guān)注大氣污染的治理。常見的廢氣治理技術(shù)有吸附法、催化燃燒法、生物法、高能離子法等。其中，吸附濃縮技術(shù)具有凈化效率高、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大風(fēng)量、中低濃度工業(yè)廢氣的治理[1]。而針對目前部分廢氣治理項(xiàng)目中存在吸附材料選擇不當(dāng)，造成吸附效率較低以及易起火等問題，建立一個(gè)吸附材料的吸附脫附評價(jià)平臺顯得尤為重要。

建立吸附材料吸附脫附評價(jià)平臺主要有以下3方面的意義：一是對吸附材料進(jìn)行初步判斷，根據(jù)評價(jià)結(jié)果確定適用條件，如吸附容量、適宜吸附溫度等；二是根據(jù)吸附材料吸附性能的變化情況，確定更換周期；三是根據(jù)吸附材料脫附性能評價(jià)結(jié)果，確定吸附材料再生工藝的選擇[2]。

1 平臺設(shè)計(jì)

吸附材料評價(jià)平臺包括吸附性能和脫附性能的評價(jià)，最終形成評價(jià)報(bào)告，該平臺的運(yùn)作流程如圖1所示。

圖1 吸附材料評價(jià)系統(tǒng)流程

將待評價(jià)吸附材料放置于吸附器中，首先進(jìn)行吸附材料的吸附性能評價(jià)，再進(jìn)行脫附性能評價(jià)。吸附性能評價(jià)的指標(biāo)主要包括吸附容量、吸附速率、過濾風(fēng)速以及吸附劑厚度等，脫附性能評價(jià)的指標(biāo)主要包括脫附速率和脫附溫度等，詳見圖2。

圖2 吸附材料評價(jià)平臺指標(biāo)體系

建立一套吸附材料的吸附脫附評價(jià)平臺，具有兩大特點(diǎn)：一是平臺必須具有通用性，因?yàn)椴煌奈讲牧线m用的條件不同，如過濾風(fēng)速、脫附溫度等，具體體現(xiàn)為吸附床的過濾截面積可變，脫附氣體溫度靈活可調(diào)等；二是平臺操作簡單，便于工作人員操作。

2 工藝介紹

吸附材料的評價(jià)平臺必須依托于一套吸附脫附催化燃燒系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。首先將待評價(jià)吸附材料放于吸附床層內(nèi)指定位置，通入工業(yè)廢氣，進(jìn)行吸附作業(yè)，擬在吸附階段對吸附材料進(jìn)行吸附性能評價(jià)。當(dāng)吸附材料吸附飽和后，利用熱空氣將廢氣脫附出來，進(jìn)入現(xiàn)有催化燃燒設(shè)備進(jìn)行催化燃燒，即吸附器后端連接催化燃燒設(shè)備，生成二氧化碳和水，達(dá)到廢氣的凈化，此階段進(jìn)行吸附材料脫附性能評價(jià)，主要包含脫附速率和脫附溫度等。工藝流程見圖3。

圖3 吸附脫附催化燃燒工藝流程框圖

具體工藝介紹如下。

將帶評價(jià)吸附材料放入吸附器的抽屜式吸附模塊中，首先進(jìn)行吸附作業(yè)，打開閥門K5，K6，工業(yè)廢氣由吸附器下部進(jìn)入，經(jīng)吸附器內(nèi)裝吸附劑的吸附凈化之后，從排風(fēng)機(jī)達(dá)標(biāo)排放，此階段，通過吸附器進(jìn)出口濃度檢測探頭檢測濃度，進(jìn)行吸附材料吸附性能檢測。

當(dāng)吸附劑飽和后，進(jìn)行脫附作業(yè)，打開閥門K1，K2，K3，K4，K7，具體工作過程為：從催化燃燒室出來的部分高溫?zé)釟怏w，經(jīng)補(bǔ)冷風(fēng)冷卻后，達(dá)到相應(yīng)吸附材料對應(yīng)的脫附溫度對吸附材料進(jìn)行脫附，脫附后的廢氣進(jìn)入脫附風(fēng)機(jī)，經(jīng)換熱和電加熱后，達(dá)到催化燃燒起燃溫度，進(jìn)入催化燃燒室進(jìn)行無焰燃燒，而從催化燃燒室出來的另一部分高溫氣體進(jìn)入換熱器，與脫附后的氣體進(jìn)行熱交換，如此循環(huán)，此階段，通過對催化燃燒室出口及吸附床層的溫度檢測，進(jìn)行吸附材料的脫附性能檢測。針對不同吸附材料的脫附溫度不同，需對催化燃燒室出來的高溫氣體補(bǔ)冷風(fēng)量做不同設(shè)計(jì)，即補(bǔ)冷風(fēng)進(jìn)口設(shè)計(jì)風(fēng)閥，或者采用冷卻水冷卻。

以上工藝過程中的催化燃燒系統(tǒng)主要包括換熱器、電加熱和催化燃燒室，工藝過程詳見圖4。圖中：T為溫度檢測探頭；C為濃度檢測探頭；K為閥門。

圖4 吸附脫附催化燃燒工藝流程

3 關(guān)鍵設(shè)備

作為吸附材料的評價(jià)平臺，吸附器是吸附脫附催化燃燒系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。不同的吸附材料適用的條件不一樣，如蜂窩吸附劑適用過濾風(fēng)速為0.8～1.2 m/s，而顆粒狀吸附劑適用過濾風(fēng)速宜低于0.6 m/s，纖維狀吸附劑宜低于0.15 m/s[3]，而且蜂窩狀吸附劑與顆粒狀吸附劑的擺放方式不同，因此需要針對不同的吸附材料，研究具備通用性的吸附器，同時(shí)針對現(xiàn)有吸附器易起火等安全隱患做優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4 結(jié)論

吸附材料吸附脫附性能評價(jià)平臺，主要針對科研院所以及工程項(xiàng)目上的吸附材料在使用前的評價(jià)，可以有效避免吸附效率有限以及起火等安全隱患，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

[1]席勁瑛，武俊良，胡洪營，等.工業(yè)VOCs氣體處理技術(shù)應(yīng)用狀況調(diào)查分析[J].中國環(huán)境科學(xué)，2012，32(11)：1 955-1 960.

[2]樊超，陳佩珊，劉琳.廢氣治理用吸附材料質(zhì)量評價(jià)體系建設(shè)淺議[J].合作經(jīng)濟(jì)與科技，2016，12：108-109.

[3]吸附法工業(yè)有機(jī)廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范：HJ 2026-2013[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2013.

Abstract:There are many different kinds of industrial waste gas purification technics.With high efficiency and easy operation,adsorption technology is widely used especially in the organic waste gases management of low concentration and large air volume.Adsorption material is the key of purification technics.At present,the adsorption material is blindly used without clear understanding and caused several problems,such as low adsorption efficiency and easy to fire.Therefore,adsorption and stripping performance studies of adsorption material should be made before material using for reducing the project cost and maintaining the project safety.

Keywords:adsorption material,evaluation,research

Research of the evaluation platform of adsorption material

PENG Fen1,2,HE Xi1,2,HE Changjiang1,2,HE Miao1,2
（1.Kaitian Environmental Technology Co.,Ltd,Changsha 410100,China;2.Hunan Key Laboratory of Industrial Production Environmental Technology Cooperation,Changsha 410100,China）

X701

A

1674-0912（2017）09-0036-03

2017－08－08）

彭芬（1989-），女，湖南株洲人，碩士，助理工程師，專業(yè)方向：環(huán)境科學(xué)與工程。